Керамзит керамзитовый гравий. Особенности применения керамзита

Керамзитовый гравий – это строительный материал, получаемый из глины, путем обжига и представляющий из себя фрагменты округлой формы с порами внутри и оплавленной поверхностью.

Документом, регламентирующим требования к керамзитовому гравию: технические параметры, правила приемки, методы испытаний, транспортировку и хранение – является Межгосударственный стандарт ГОСТ 32496-2013 “Заполнители пористые для легких бетонов. Технические условия”.

Производство керамзитового гравия осуществляется в специальных печах-барабанах, где сырье, в качестве которого выступают монтмориллонитовая и гидрослюдистая глины, доводится до определенного структурного состояния, после чего, охлаждается.

Производство

Процесс производства разделен на несколько этапов:

1. Подготовка сырья.
2. Обжиг.
3. Охлаждение.

Схематически, процесс производства, выглядит следующим образом:

Требования, к сырью, из которого изготавливается керамзитовый гравий, определяются тремя параметрами, это:

1. Содержание кварца должно быть не более 30%, оксида кремния – не более 70% и минералов – не менее 12%.
2. Легкоплавкость – температура обжига не должна превышать 1250˚С;
3. Интервал вспучивания – должен соответствовать предъявляемым требованиям.

Подготовка сырья может выполняться по нескольким технологиям. Это сухая подготовка – когда глиняная порода дробится до необходимых размеров зерен, с последующим делением на фракции. Пластическая подготовка – формирование зерен осуществляется путем замешивания исходного сырья в специальной машине (глиномешалке) и вылепливания гранул, с последующим подсушиванием. Порошково – пластическая подготовка – процесс выполняется аналогично подготовке по пластическому методу, с той лишь разницей, что в данном случае, изначально исходное сырье преобразуется в порошок. Мокрая (шликерная) подготовка – глина смешивается с водой в специальных устройствах (глиноболтушках), где получается глиняный раствор, называемых шликер, который подается в печи. Печи, при данной технологии, оборудуются специальными завесами из цепей, которые в процессе работы нагреваются. Шликер подается на цепи, где и разбивается на части, которые в дальнейшем обжигаются.

Обжиг происходит в специальных печах, различной конструкции:

• Вращающиеся, одно- и двух барабанные печи – при такой конструкции, подготовленное сырье подается в верхнюю часть барабана, которые размещен под определенным углом к поверхности земли. В нижней части барабана расположена форсунка, обеспечивающая нагрев внутреннего пространства устройства. Глиняные гранулы скатываются по стенкам барабана вниз и подвергаются тепловой обработке, в процессе которой глина вскипает и пучится, ее верхний слой – оплавляется.
• Кольцевые – производство керамзит выполняется методом термического удара. Готовые гранулы получаются легче на 25-40 %, чем при обжиге в барабанах.
• Вертикальные, аэрофонтанные – керамзит производится в восходящем потоке раскаленных газов. При такой конструкции, также происходит термический удар, который вызывает в глине активное вспучивание.

Охлаждение происходит в несколько этапов при постепенном снижении температуры:1-й этап – по окончании вспучивания глины – до температуры +800-900°С, 2-й этап – в течение 20 минут, до достижения температуры +600 – 700°С и 3-й этап – завершающее остывание.

В соответствии с ГОСТ 32496-2013, гравий выпускается трех фракций, это:

1. Мелкая фракция – размер фрагментов (зерен), составляет от 5,0 до 10,0 мм;
2. Средняя фракция – размер зерен составляет от 10,0 до 20,0 мм;
3. Крупная фракция – размер зерен составляет от 20,0 до 40,0 мм.

Основными техническими параметрами керамзитового гравия являются:

• Насыпная плотность (объемный насыпной вес).

Измеряется в кг на м3, выпускается 11 марок – от марки М150 до М800, наиболее востребованы – М450, М500, М600.

Истинная плотность (объемный вес) – больше насыпной плотности в 1,5-2 раза.

• Прочность.

Прочность материала измеряется в МПа (Н/мм2), выпускается 13 марок прочности – от П15 до П400.

Между марками керамзита по плотности и прочности существует связь – увеличение плотности приводит к увеличению прочности.

• Коэффициент уплотнения – величина (К=1,15) применяется для учета уплотнения массы материала при транспортировке или хранении.
• Звукоизоляция. Керамзит обладает повышенной звукоизоляцией.
• Морозостойкость.

Керамзит имеет достаточно высокие морозоустойчивые свойства.Характеризуется потерей массы материала, измеряется в %.

• Теплопроводность – наиболее важный показатель.

Измеряется в Вт/м*К. Характеризует способность материала удерживать тепло. При увеличении плотности, коэффициент теплопроводности увеличивается.

• Водопоглощение.

Измеряется в мм. Определяет количество влаги, которое может впитать керамзит. Керамзит относится к относительно устойчивым к материалам к воздействию влаги.

• Количество радионуклидов.

Удельная эффективная активность радионуклидов не должна превышать 370 Бк/кг.

В соответствии с ГОСТ 32496-2013, марка керамзитового гравия должна составлять по:

• Прочности, в зависимости от марки:

• По насыпной плотности должна соответствовать марке прочности, а именно:

Морозостойкость материала также нормирует ГОСТ – потеря массы керамзитового гравия не должна превышать 8%.

Теплопроводность зависит от технологии подготовки и состава сырья, конструкции печи обжига и условий охлаждения. В зависимости от плотности полученного материала и технологии изготовления, удельная теплопроводность находится в пределах от 0,07 до 0,18 Вт/м*К.

Способность керамзита к поглощению влаги (влагопоглощение), также важный параметр, характеризующий этот строительный материал. Коэффициент влагопоглощения, для разных марок составляет – от 8,0 до 20,0 %. Способность к поглощению влаги, в отношении к массе материала, в течение 1 часа, должно составлять не более, для марок:

• До М400 – 30%;
• М450 – М600 – 25%;
• М700 – М800 – 20%.

Общая влажность, отгружаемой партии материала, не должна превышать 5,0% общей массы гравия.

После того, как керамзит изготовлен, готовый материал отправляется на реализацию, в виде россыпи или в определенной расфасовке, при этом количество поврежденных (расколотых) зерен, не должно превышать 15% от общей массы изготовленного материала.

Кроме этого, при производстве керамзитового гравия, контролируется форма зерен, которая определяется коэффициентом формы. Коэффициента формы должен быть не более 1,5, а количество зерен, превышающих данный показатель, также должно быть не более 15% от общего количества в партии материала.

При реализации россыпью и с использованием тары, в реализующей организации, должны быть сертификаты соответствия, результаты испытаний и товарные накладные на материал. При реализации в таре (в фасованном виде), продукция маркируется на упаковке. В маркировке указывается: наименование заполнителя, данные предприятия изготовителя, дата изготовления, значение теплопроводности, количество заполнителя, результаты испытаний и обозначение стандарта.

Для фасовки используются бумажные, полипропиленовые и тканевые мешки, которые должны соответствовать требованиям ГОСТ, для данного вида тары. Маркировка наносится на каждый мешок, в соответствии с требованиями по маркировке товара, указанными выше.

Контроль за качеством материала осуществляет производитель, при этом, контроль ведется с момента поступления сырья, до окончания процесса производства (входной, операционный и приемо-сдаточный контроль), данные о котором, фиксируются в специальных журналах и оформляются протоколами.

При проведении приемо-сдаточных испытаний, определяются:

• зерновой состав в каждой партии;
• насыпная плотность;
• прочность;
• коэффициент формы зерен;
• содержание в гравии расколотых зерен;
• влажность.

При длительном хранении готового материала, проводят периодические испытания, которые проводятся:

• один раз в две недели – проверяется потеря массы при прокаливании и содержание слабообожженных зерен;
• один раз в квартал – проверяется потеря массы при кипячении;
• один раз в полугодие – проверяется морозостойкость и коэффициент размягчения;
• один раз в год – проверяется удельная эффективная активность естественных радионуклидов и теплопроводность.

При запуске производства и каждый раз при изменении сырья, выполняются испытания по проверке на радинуклиды и теплопроводность керамзита.

Подготовленный к реализации керамзит, отгружается, при этом количество материала, измеряется по объему или его массе, с учетом коэффициента уплотнения (К=1,15).

Достоинства и недостатки

Достоинства использования:

1. Достаточная прочность материала.
2. Низкая теплопроводность, и как следствие – хорошие теплоизоляционные свойства.
3. Является хорошим звуковым изолятором.
4. Высокая огнеупорность, определяет этот материал, как не горючий, пожаробезопасный. При воздействии внешнего источника огня, горение не поддерживает, вредных веществ в окружающее пространство – не выделяет.
5. Морозоустойчивость.
6. Малый удельный вес – позволяет использовать при необходимости уменьшить массу сооружаемых строительных конструкций.
7. Не подвержен воздействию атмосферных явлений (влажность, перепады температуры).
8. Инертен по отношению к химическому воздействию.
9. Не гниет и не подвержен разложению.
10. Продолжительные сроки эксплуатации.
11. Является экологически чистым материалом.
12. Простота выполнения монтажных работ.
13. Низкая стоимость, в сравнении с прочими теплоизолирующими материалами.

Недостатками являются:

1. При укладке в горизонтальной плоскости необходима укладка подстилающего слоя.
2. При не качественном изготовлении или при изготовлении без образования поверхностной корки, впитывает влагу, после чего, не может быть использован в качестве теплоизолятора.
3. При использовании в качестве утеплителя, занимает большой объем, тем самым уменьшает пространство в изолируемом помещении.

Благодаря своим положительным свойствам, керамзитовый гравий широко используется при выполнении различных видов строительных работ, как, то:

• монолитное строительство – используется в качестве наполнителя;
• теплоизоляция – это крыши, полы и перекрытия зданий, сооружений и конструкций;
• теплоизоляция различных систем – «теплый пол», водопроводные трубы, наружные трубы отопления и прочие трубные системы.
• защиты от шума внутреннего пространства помещений;
• производство бетона и строительных блоков;
• теплоизоляция фундамента – позволяет уменьшить глубину закладки фундамента;
• дорожное строительство – используется для теплоизоляции и отведения воды при сооружении насыпей для дорог и при строительстве на заболоченных участках.

Керамзит также используется при создании ландшафтного дизайна участка (создания альпийских горок и террас), при необходимости теплоизоляция грунта (при выращивании растений) и в растениеводство – для создания дренажа корневой системы растений.

При выборе керамического гравия, необходимо следовать критериям выбора, которыми являются:

• Качество материала.
• Наличие сертификата соответствия.
• Условия хранения готового материала.
• Целостность фрагментов (зерен) материала.
• Цвет и наличие корочки на зернах керамзита.

Керамзитовый гравий, благодаря своим положительным свойствам, получил широкое применяется в различных отраслях промышленности и хозяйства, как в нашей стране, так и за рубежом.

Керамзит представляет собой легкий пористый материал ячеистого строения в виде гравия, реже в виде щебня, получаемый при обжиге легкоплавких глинистых пород, способных всучиваться при быстром нагревании их до температуры 1050 – 1300 С в течение 25–45 мин. Качество керамзитового гравия характеризуется размером его зерен, объемным весом и прочностью. В зависимости от размера зерен керамзитовый гравий делят на следующие фракции: 5 – 10, 10 – 20 и 20 – 40 мм, зерна менее 5 мм относят к керамзитовому песку. В зависимости от объемного насыпного веса (в кг/м3) гравий делят на марки от 150 до 800. Водопоглощение керамзитового гравия 8–20 %.

Керамзит применяют в качестве пористого заполнителя для легких бетонов, а также в качестве теплоизоляционного материала в виде засыпок.

Керамзитовый гравий

Частицы округлой формы с оплавленной поверхностью и порами внутри. Керамзит получают главным образом в виде керамзито­вого гравия. Зерна его имеют округлую форму. Структура пористая, ячеистая. На поверхности его часто имеется бо­лее плотная корочка. Цвет керамзитового гравия обычно темно-бурый, в изломе - почти черный. Его получают вспучиванием при обжиге легкоплавких глин во вращающих печах. Такой гравий с размерами зерен 5 – 40 мм морозоустойчив, огнестоек, не впитывает воду и не содержит вредных для цемента примесей. Керамзит овый гравий используют в качестве заполнителя при изготовлении легкобетонных конструкций.

Керамзитовый щебень

Керамзитовый щебень - заполнитель для легких бетонов произвольной формы, преимущественно угловатой с размерами зерен от 5 до 40 мм, получаемый путем дробления крупных кусков вспученной массы керамзита.(щебень - это дробленный гравий, у щебня острые угловатые грани, дробят гравий на щебень для целей лучшей сцепляемости в бетоне)

Некоторые глины при обжиге вспучиваются. Например, при производстве глиняного кирпича один из видов бра­ка- пережог - иногда сопровождается вспучиванием. Это явление использовано для получения из глин пористого ма­териала - керамзита.

Вспучивание глины при обжиге связано с двумя процессами: газовыделением и переходом глины в пиропластическое состояние.

Источниками газовыделения являются реакции восста­новления окислов железа при их взаимодействии с органи­ческими примесями, окисления этих примесей, дегидрата­ции гидрослюд и других водосодержащих глинистых минералов, диссоциации карбонатов и т. д. В пиропластическое состояние глины переходят, когда при высокой температуре в них образуется жидкая фаза (расплав), в результате чего глина размягчается, приобретает способность к пластической деформации, в то же время становится газонепроницаемой и вспучивается выделяющимися газами.

Для изготовления керамзитобетонных изделий нужен не только керамзитовый гравий, но и мелкий пористый заполнитель.